第十四章 科技创新、推广计划XX体育场作为第29届奥运会的主体育场，在使用功能和建筑造型上都充分展示了当今世界先进的、追求自然的设计理念。工程技术含量极高，施工难度巨大，特别是钢结构庞大的体态和新颖复杂的造型及可开启屋盖等项目为国内外工程所罕见，对设计和施工提出了全新的要求。奥运主体育场工程所涉及的工程技术是具有前沿性的、多学科的，集现代技术于一身。只有使设计与施工紧密结合，共同进行科学研究、技术开发和工艺创新，才能优质高效的建成奥运主体育场。本着上述原则，我们将重点进行以下项目的科技创新和新技术的推广应用。第一节 科技创新及技术攻关项目1.1钢结构及可开启屋面工程综合技术XX主体育场钢结构主要受力杆件为鸟巢状双层格构，最大跨度超过200米，箱形上下弦杆的断面高度为1.5米，结构总重量近七万吨，中部的可开启屋盖，对于设计和施工具有相当的难度，它是本工程技术含量最高的施工项目之一。钢结构及可开启屋面工程综合技术及施工工艺的研究、开发是优质高效完成奥运主体育场工程的最可靠保证，具体内容包括：1.1.1钢结构设计：施工图设计、加工安装详图设计：通过风洞试验、模型试验以及所有构件参与工作的空间整体分析计算，最大限度地融和计算模型与结构实际工况，优化设计。充分利用材料性能，从而降低用钢量，节约投资；充分利用网络信息技术建立研究实验分析与施工图设计以及加工详图深化设计的高效沟通平台，提高设计工作效率。1.1.2研究采用外包钢混凝土的可行性和效益分析，以期提高钢柱的防火性能，同时进一步降低工程用钢量，节约投资；在满足建筑师原创理念的前提下，优化结构布置和体系方案。采用预应力技术，充分利用钢材的力学性能，降低建造投资。1.1.3钢结构精确下料的加工技术：深入研究巨型钢结构的复杂节点，设计合理的节点形式。保证节点的可靠性和现有工艺条件下的可实施性。通过精确下料的加工技术的改进开发，保证结构的整体加工和安装精度。1.1.4研发引入先进焊接工法（如现场埋弧自动焊和轻便电渣焊技术等），提高现场焊接效率，保证焊接质量。1.1.5屋盖钢结构系统支架及吊装临时支撑系统设计应高效安全，不仅能满足近1.2万吨中心环主次结构的整体提升，同时应保证提升后的结构构件稳固地搁置在设计预起供位置。待结构全部完成后，能适应结构自重荷载的变形，安全卸荷。支撑系统的结构形式可方便搭拆操作，且可适应构件安装施工中的温度变形，并加以校正。1.1.6利用计算机智能化超声波探伤仪，建立超声波探伤报告的计算机辅助系统， 及时反映焊接施工质量状况，通过统计技术及因果分析实现焊接施工质量持续改进。1.1.7通过施工各阶段的结构受力和变形解析计算，提高结构构件安装所需的预变形数值，合理预起供，设置支撑系统，以数字智能化测量技术为控制手段，实现重型结构构件的精确安装。1.1.8通过预先建立数字化的结构测量定位数字模型，和永久设置在结构构件上的测量观测点，实现结构变形的实时监测。1.1.9引进先进技术，研发可适应轨道纵、横向变位的行走支撑系统及高效安全的驱动控制系统。保证世界上最大可开启屋盖的开合自如，降低运营维护费用。1.1.10研发应用长效的钢结构防腐工艺及涂层材料，降低运营维护成本。1.1.11通过建筑物的灾害分析技术，采用耐侯、耐火钢材，配合防火预警、喷洒系统，保证建筑物的防火性能，降低防火措施投入。1.2屋面ETFE气垫膜综合技术1.2.1安装在开敞的钢屋面网格状结构内充气透明的ETFE气垫膜，可以满足室内外光线的透射，在夜色中展现出该建筑的玲珑剔透。内侧可开启的ETFE气垫膜开放后，观众席背后特殊的构造设计可使室内空气自然流通，关闭后可以改善紫外线的照射，同时提供声音反射，有利于获得全天候体育比赛的环境气氛。综合技术包括：ETFE加工制作技术；充气气垫膜与钢结构的固定连接工艺；内侧可开启膜的开闭控制。1.2.2基于建筑师对整个体育场结构形似鸟巢的设计理念,屋盖系统巨型钢构全部外露,而屋面围护材料ETFE透明充气膜镶嵌其中,整个屋面的表面非常平滑,由此带来屋面不同材料在使用阶段的复杂情况下如何保证防水密闭性以及整个屋面系统的可靠有序排水组织课题。1.2.3 ETFE透明充气膜屋面材料在运营期间的维护及膜材料更新，修补工艺工法。第二节 新技术、新材料、新工艺推广项目2.1应用推广绿色、环保建材2.1.1根据奥运会对环保的要求，在场馆建设和今后的使用过程当中，要确保不对环境造成污染。在工程建设中全部采用符合奥运标准的绿色环保建筑材料，在建筑工程物资采购过程中，既要保证所购材料符合奥运标准，还要选择环保达标的生产厂家，确保材料生产过程中不对环境产生污染，并通过此举提高全社会环保意识。2.1.2建立行之有效的审核管理体系并配备相应的检测手段，对于进场的原材料、成品、半成品、构配件、器具、设备等绿色环保建筑工程物资的挥发性有机化合物、有害物及放射性的含量、释放量、限量进行检测。2.1.3在施工中，采用诸如渗井降水、清水混凝土施工工艺、预拌混凝土等科学环保的施工方法、工艺进行施工，减少施工过程中可能出现的有害于环境的因素发生。2.1.4对于雨水、生活污水、施工用水进行收集、处理、贮存，循环使用。达到节约水资源和减少对环境的污染的目的。2.2节能综合技术根据奥运村居住建筑节能指标要求，建筑物的能耗指标要在JGJ2695节能标准的基础上再降低30，从而达到西方发达XX现行建筑节能指标。主要包括：2.2.1尽可能采用外墙保温技术、外遮阳技术，使建筑物具有良好的保温隔热性能，减少建筑物对能源的消耗。2.2.2充分利用太阳能、地热、风能等可再生能源，减少建筑物对不可再生能源的消耗，特别是在运动员热身场地相关设施上应用。2.2.3采用室内空气处理技术、余热回收技术，控制新风量，提高供暖、制冷系统的效率。2.2.4采用热泵技术、热电冷三联技术，提高一次能源利用率。2.3基础施工综合技术2.3.1降水技术：采用多维渗降技术。通过建造地下渗滤排水装置，将施工层滞水直接降渗到基础下部的土层中，使施工区域内地下水的水位、流向、流量发生改变，创造一个人为的、满足基础施工要求的动态均衡水文地质环境。该技术降水效果好，对地下水及环境无污染，无地面排放，无能耗损失，无水资源浪费。降水完成后，可改装成地下集水装置，将地下水自然净化，作为绿化环保及空调用水。该技术充分体现了2008奥运理念。2.3.2土方工程机械化施工自动控制系统：利用激光控制技术实现土方施工机械光、机、电一体化作业，对施工机械工作状态进行自动化控制，对土方工程量进行智能化计算。2.3.3桩基础施工技术：桩基采用旋挖成孔法施工，该技术使用静态泥浆护壁成孔，具有成桩质量高、高效节能、污染较少、扭矩大，捞渣能力强（使用磨盘式捞渣钻头）的优点，可使孔底沉渣厚度有效的控制在规定范围之内，达到高效优质的目的。2.3.4土钉喷锚护坡技术：采用此项技术在满足土方边坡支护安全要求的前提下，可有效减少土方挖填量，增加施工场地面积，是建设部重点推广项目之一。2.4高强高性能混凝土技术本工程将全部采用预拌混凝土，广泛应用高性能混凝土施工技术。高性能混凝土具有无收缩（微膨胀）、防渗、防裂以及和易性、可泵性和稳定性好的特点。在XX体育场工程中采取多种掺合料和外加剂共用，可有效保证混凝土的抗渗、防裂、抗冻、抗碳化、抗盐、抗酸等要求，对增强混凝土的和易性和可泵性，预防混凝土中碱-集料反应，十分有效。此项技术还包括了以下内容：2.4.1提高混凝土耐久性：奥运会体育场要求使用年限为100年，混凝土耐久性是其最关键的保障之一，我们将充分依靠科学和自身研究成果，研究提高混凝土耐久性的工艺技术。在混凝土试配、外加剂选用、原材料管理、混凝土浇注和振捣、混凝土拆模和养护、混凝土裂缝封闭等关键环节上，进行研究、探讨和攻关，提高混凝土安全使用寿命，确保工程的百年大计。2.4.2看台混凝土配合比设计：要解决可泵性与混凝土坍落度不宜过大的矛盾。看台大面积混凝土养护选择实施效果好的养护方法，并对养护时间严格控制，保证混凝土表面裂缝处于受控状态。2.4.3自密实混凝土技术的应用：对于预应力、劲性混凝土构件等将采用自密实混凝土技术，底板、地下外墙应用补偿收缩混凝土技术等，能极大地改善混凝土的防水性和耐久性。2.4.4纤维混凝土技术的应用：为了防止混凝土的收缩变形而在抗渗混凝土中掺入一定量的合成纤维，抵抗混凝土收缩产生的裂缝，从而解决由于混凝土收缩裂缝而出现渗水。2.4.5大体积混凝土温度裂缝控制技术的应用：引进建设部推广的3DTFEP大体积混凝土不确定温度场及应力场的三维有限元程序，实现微机控制自动监测技术，根据收集的数据，利用计算机分析得出结果，可迅速采取控制温度裂缝的措施。2.4.6耐磨混凝土：地下停车场、车道及室外道路等荷载大、摩擦大的地面采用耐磨混凝土，以增加地面抗摩擦能力，提高路面的使用寿命。2.4.7自流平混凝土（砂浆）：当设计为水泥地面时，采用自流平混凝土（砂浆），可保证施工质量，节约人工，加快工期，尤其在本工程施工工期紧的情况下至为重要。2.5高效钢筋和预应力混凝土技术楼板施工时，尽量应用550级冷轧带肋钢筋，焊接成网，以提高工程施工的工业化水平，增加钢筋与混凝土的粘结强度，降低钢筋用量，减少现场人工操作量。在环梁、大跨度梁等部位应用有粘结和无粘结预应力混凝土技术，使用强度级别为1860N/mm2的低松弛高强度钢绞线，这种钢材强度高，松弛小，伸直性好，延伸率高，是现代预应力混凝土首选的高效钢筋。本工程钢筋连接方式将主要采用“钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接技术”，该技术等强、高效、经济、简单、实用，达到了国际先进水平。2.6新型模板和脚手架应用技术2.6.1根据混凝土结构得特点，看台、梁、板、楼梯模板的板面采用防水性能优良、变形小、强度高、重量轻、周转次数高的酚醛树脂双面覆膜多层板模板。它是提高混凝土表面质量、实现清水混凝土效果必须具备的模板条件；2.6.2板墙模板螺栓采用带锥度式穿墙螺栓，不但方便取出，而且可以降低费用投入、保证混凝土观感质量；2.6.3在配模上将大量采用计算机辅助设计软件 FWCAD 进行模板设计，从而确保配模的速度与准确率；2.6.4支撑系统以TCL快拆体系为主，减少模板和支撑的投入；2.6.5用门型架和碗扣脚手架取代普通钢管脚手架，提高脚手架工具化水平；2.6.6由于本工程脚手架用量巨大，外围护脚手架及部分装修施工中非承重脚手架中，拟采用低合金钢管替代普通碳素钢管，与普通碳素钢管相比，其强度高、重量轻、使用寿命长。2.6.7清水混凝土模板施工工艺：根据结构厚度及施工中产生的施工荷载大小，合理选择模板厚度及支撑间距，并在施工中总结应用模板清理、脱模剂涂刷、模板维修等各环节的经验，使混凝土外观质量达到清水混凝土要求。2.6.8空间曲面模板的设计与施工：本工程看台底面为空间曲面，面积大、台阶数量较多，台阶下面为观众聚集空间，要求模板支搭时，在保证模板板面形成曲面的同时，还要充分考虑模板的安装固定问题，防止混凝土浇注、振捣过程中出现模板变形、漏浆。2.7数字化测量控制系统为了确保施工进度和施工精度，提高施测效率，体现科技奥运的精神，在测量工作中，将全面使用电子测量仪器和计算机。数据计算、数据传输、数据采集、内外业计算、成果输出全面使用计算机管理，以数字化测量模式取代传统的常规测量模式，使测量工作成为智能化施工的第一道工序。内容包括:工程测量数学模型及数据库研究；电子测量仪器智能化、自动化应用技术开发；数据分析、趋势预测软件的应用与开发；安装控制测量应用技术。2.8新型防水材料2.8.1丙烯酸合成高分子防水涂料：是一种无毒、无污染、高弹性、高强度、高耐侯性、高耐水性的单组分防水涂料。与基面及水泥砂浆等各